摘要:
**基本信息**
本同步练按“基础巩固-能力提升-核心素养”三层次设计,覆盖电流与电压/电阻关系及欧姆定律,通过实验操作、综合计算、探究设计实现从单一知识点到核心素养的递进。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础巩固|电流与电压/电阻关系实验操作、欧姆定律概念及简单计算|以实验步骤填空(如电路连接注意事项)、选择(控制变量法应用)为主,强化物理观念|
|能力提升|实验数据处理、电路故障分析、综合计算|通过实验结论修正(如电流与电阻不成反比的原因分析)、动态电路计算,培养科学思维|
|核心素养|实验方案创新、实际问题解决|设计无电压表探究方案、电子拉力计原理分析,体现科学探究与社会责任|
内容正文:
16.2探究:电流与电压、电阻的关系(同步练习答案)
第1课时 电流与电压、电阻的关系
1.(1)断开 大 (2)①左 ②正 (3)A (4)15
2. D 3. A
4.(1)如图所示 (2)A (3)变大 控制电阻 R 两端的电压不变
5.(1)B(2)电阻R 开路 (3)当电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比
6. D 7. C 8. C
9.(1)定值电阻 R′ 滑动变阻器 (2)电压 AB 两端(或R 两端)
10.(1)①右 ②电阻 正 (2)二
11.(1)结论:当导体两端的电压一定时,通过导体的电流与导体的电阻成反比。依据:每次实验时电流值与电阻值的乘积都等于同一个值。
(2)电路图如图所示:
实验步骤:保持定值电阻R₂不变,更换定值电阻R₁,调节滑动变阻器使电流表 A₂示数不变,读出电流表 A₁示数,进行多次实验。
第2课时2欧姆定律及其简单计算
1. D
2.不变
3. C 4. D
5.30 0.2 30
6.解:由电路图可知,R₁与R₂ 串联,电流表测电路中的电流。
(1)由 可得,R₁两端的电压 Ω=1.5 V;
(2)R₂两端的电压 R₂的阻值为
7. D 8. A 9. D 10. C
11.15 7.5 9
12.解:(1)电流表 A₂测 L₁所在支路的电流,电流表 A₁测干路电流,由 可得,小灯泡 L₁两端的电压
(2)因为并联电路中,干路电流等于各支路电流之和,所以通过小灯泡L₂的电流 =0.2A;
(3)因为并联电路两端电压相等,所以
由 可得小灯泡 L₂的阻值 15 Ω。
13.解:(1)滑片 P 移到最右端时, ,根据欧姆定律得
(2)S₁、S₂,闭合,R₁与R₂并联, ,干路电流I=0.12A×5=0.6A,通过R₁的电流是0.12 A,通过R₂的电流I₂=I-I₁=0.6A-0.12 A=0.48 A,所以
(3)移动滑片至某一位置时,通过R₂的电流不变,通过R₁的电流. 所以此时滑动变阻器接入电路的阻值 30Ω。
14.解:(1)输电线
(2)由题知,闭合开关后,电压表示数为2 V,即 2 V,由串联电路的电压特点可得,电阻 R。两端的电压 因串联电路的电流处处相等,则电路中的电流 由 可得,甲地到短路位置两输电线的总电阻 根据题意可得,甲地到短路位置两输电线的总长度 因两条输电线是并排架设的,所以短路位置离甲地的距离 50km=25 km。
15.解:(1)增大
(2)当拉环不受拉力时,R₁接入电路的阻值最大,根据串联电路中总电阻等于各分电阻之和与欧姆定律可得,此时电路中的电流 =0.1 A,
则R₀两端的电压U₀=IR₀=0.1 A×10Ω=1 V,即电压表的示数为1 V;
(3)当电压表的示数 时,根据串联电路中总电压等于各部分电压之和可知,R₁两端的电压 ,则电路中的电流 =0.2A,
电阻丝接入电路中的电阻
由于 R₁是一根长度为 10 cm的均匀电阻丝, 20Ω,所以电阻丝接入电路中的长度 =2.5cm,
弹簧伸长的长度 由题图乙可知,拉力 F与该弹簧伸长的长度△L 成正比,且F'=500N时, 若△L=7.5cm 时的拉力为F,则 即 解得 F=375 N。
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$第十六章 探究电路
16.2探究:电流与电压、电阻的关系
第1课时 电流与电压、电阻的关系
NO.1 基础巩固
知识点1 探究电流与电压的关系
1.小明利用如图所示的实验装置探究“电流与电压的关系”,电源电压恒为3 V,电阻R 阻值为10 Ω。
(1)连接电路时,开关应 ,滑动变阻器的滑片调到阻值最 处。
(2)解决问题后,闭合开关,调节滑动变阻器的滑片,小明得到五组数据,如表格所示:
实验次数
1
2
3
4
5
电压U/V
1.2
1.5
2
2.3
2.5
电流 I/A
0.12
0.15
0.20
0.23
0.25
①获得第1组实验数据后,要想得到第2组数据,应将滑片 P 向变阻器 (填“左”或“右”)端移动;
②经过分析可得实验结论:电阻一定时,导体中的电流跟导体两端的电压成 比。
(3)根据收集的数据,画出电流与电压的关系图线,以下选项中符合题意的应是 。
(4)根据表格中的数据分析可知,要完成上述实验,滑动变阻器 R₀接入电路的阻值至少为 Ω。
知识点2 探究电流与电阻的关系
2.在“探究电流与电阻的关系”的实验中,下列说法错误的是 ( )
A.实验中主要采用的科学探究方法是控制变量法
B.滑动变阻器的作用是在多次测量过程中,保持导体两端的电压不变
C.换用不同的定值电阻得到多组数据,是为了找出普遍规律
D.经过实验得出的结论是,当电压一定时,导体的电阻与通过导体的电流成反比
3.将30 Ω的电阻接在电压恒定的电源两端,通过电阻的电流为0.3 A,若把 10 Ω和60 Ω的电阻分别接在这个电源两端,那么通过电阻的电流分别为 ( )
A.0.9A 0.15A B.0.15A 0.9A
C.0.1A 0.9A D.0.9A 0.1A
4.小明同学探究“通过导体的电流与电阻的关系”时,用如图所示的电路进行实验,实验中电阻 R 两端的电压始终保持2.4V 不变。
(1)请用笔画线代替导线,将图中的实物电路连接完整(导线不得交叉)。
(2)开关闭合前,滑动变阻器的滑片 P 应置于 (填“A”或“B”)端。
(3)在实验过程中,若把电阻R 由 5 Ω更换为 10 Ω,滑动变阻器接入电路中的电阻应 (填“变大”“变小”或“不变”)。滑动变阻器的主要作用是 。
5.图甲是小琪所在实验小组“探究电流与电阻的关系”时的电路图,电源电压恒为6V。
电压表、电流表无损坏,另有阻值为5 Ω、10 Ω、15 Ω、20 Ω、25 Ω的定值电阻5个。
(1)实验过程中,需要改变定值电阻的阻值,记录电流表的示数,为了科学地得出实验结论,每次更换电阻后,都要移动滑动变阻器的滑片,此时应注意观察 。
A.滑动变阻器的滑片 B.电压表
C.电流表 D.电源
(2)在某次实验中,更换电阻R,闭合开关后,电压表有示数,电流表无示数,其原因可能是 。
(3)在老师的引导下,他们将5 次实验的数据描绘在图乙中。观察图像可以得出实验结论: 。
易错点 没有正确理解滑动变阻器与定值电阻的作用
6.在探究“电流与电压、电流与电阻的关系”的两个实验中,有关对应实验中滑动变阻器的作用和操作说法错误的是( )
A.两个实验中,滑动变阻器都可以起到保护电路的作用
B.在探究电流与电压的关系时,滑动变阻器的主要作用是改变定值电阻两端的电压
C.在探究电流与电阻的关系时,滑动变阻器的主要作用是控制定值电阻两端的电压不变
D.在探究电流与电阻的关系时,要控制定值电阻不变
NO.2能力提升
7.在“探究通过导体的电流与导体的电阻之间的关系”的实验中,用到的实验器材:电源(电压为3 V)、电流表(量程为0~0.6 A)、电压表(量程为0~3V)、三个定值电阻(R₁=5Ω、 、滑动变阻器R(标有“30 Ω 1 A”字样)。如图所示,在 a、b两点间接入定值电阻R₁,闭合开关,移动滑片 P,使电压表示数为2.5V,读出电流表的示数。断开开关,将R₁换成 R₂后,接下来应该进行的操作是( )
A.闭合开关,直接读出电流表的示数
B.闭合开关,将滑片 P 向左移动,使电压表示数为2.5 V
C.闭合开关,将滑片 P 向右移动,使电压表示数为2.5 V
D.将滑片 P 移动至最右端,闭合开关,读出电压表的示数
8.某同学利用如图所示的电路探究“电流与电压、电阻的关系”,有关对应实验中滑动变阻器的作用和操作说法正确的是( )
A.实验开始前,选取合适的实验仪器,不需要考虑滑动变阻器的规格
B.实验开始时,滑动变阻器的滑片处于最小阻值处,作用是保护电路
C.在探究通过导体的电流与导体两端电压的关系时,可调节滑片使电压表的示数产生变化
D.在探究通过导体的电流与导体的电阻的关系时,因为要控制其他变量,所以滑片不能动
9.小明同学用如图所示的电路探究导体中的电流跟导体电阻的关系,她先后将5 Ω、15 Ω 和 25 Ω的定值电阻接入电路A、B 两点间,闭合开关S,读出电流表示数(如表)。由实验数据可以看出电流 I与电阻R 并不成反比。
电阻 R/Ω
5
15
25
电流 I/A
0.6
0.3
0.2
(1)该实验中选错了什么器材? ,请你说出应换用的器材: 。
(2)为保证实验正确进行,还需要 表,接在 。
10.某班在做“探究通过导体的电流与其两端电压的关系”的实验。
(1)实验电路如图所示,某小组选用5 Ω的电阻 R、规格为“20 Ω 2 A”的滑动变阻器、两节新干电池为电源进行实验。
①闭合开关前,将滑动变阻器的滑片 P 向 (填“左”或“右”)端移动,使其接入电路的阻值最大。
②记录相关数据如下表所示。
U/V
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
2.8
I/A
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.56
根据表中数据可以得出结论:当 一定时,通过导体的电流与其两端电压成 比。
(2)该小组在处理数据时发现:电压U 与电流I的比值恰好等于电阻R 的阻值。为进一步论证此发现,他们提出两种收集数据的方案。方案一:收集电阻为5 Ω的几个小组的数据。方案二:收集电阻不同的几个小组的数据。你认为方案 更合理。
NO.3 核心素养
11.物理小组的同学在“探究电流与电阻的关系”的过程中,用到的器材有:电源1个,电流表、电压表各 1 只,定值电阻若干,滑动变阻器1个,开关1个,导线若干。设计的电路如图所示。
(1)下表是他们获取的部分实验数据:
电阻 R₁/Ω
5
10
20
25
电流 I/A
1.00
0.50
0.25
0.20
分析实验数据能得出什么结论?得出这一结论的依据是什么?
(2)若实验时少领了一只电压表,多领了一只电流表,请你设计一个电路图,使这个实验仍然可以进行,并写出实验步骤。
第2课时 欧姆定律及其简单计算
NO.1 基础巩固
知识点 1 欧姆定律
1.关于欧姆定律,下列说法正确的是 ( )
A.电阻越大,电流越小
B.电压越大,电流越大
C.电压为零,电阻也为零
D.电阻一定时,电压越大,电流越大
2.一段导体,若在其两端加上电压U 时通过它的电流为I,当所加电压减小为U/₂时,该导体的电阻 (填“变大”“变小”或“不变”),通过导体的电流为 。
知识点2 运用欧姆定律进行简单计算
3.对于两个电阻, 给它们两端加相同的电压时,通过 R₂ 的电流为1 A,则通过R₁的电流为 ( )
A.1 A B.2 A
C.3 A D.4 A
4.在某一温度下,连接在电路中的两段导体甲和乙的电流与其两端电压的关系如图所示,由图中信息可知( )
A.甲导体的电阻为10Ω
B.乙导体的电阻为5 Ω
C.甲导体两端电压为 3 V 时,通过甲导体的电流为0.3 A
D.通过乙导体的电流为0.2A时,乙导体两端电压为2 V
5.某导体两端的电压为9 V,通过它的电流是0.3A,则该导体的电阻是 Ω;若导体两端电压减小3 V,则通过它的电流为 A;若将电路断开,该导体的电阻为 Ω。
6.如图所示电路,电源电压U 为 6 V,R₁=15 Ω。闭合 开 关 后,电路 中 电 流 为0.1 A。求:
(1)R₁两端的电压U₁;
(2)R₂的阻值。
易错点1 理解 时,将其物理意义与数
学上的含义混淆
7.由欧姆定律公式 变形得 对此,下列说法中正确的是 ( )
A.加在导体两端的电压越大,导体的电阻越大
B.当电压为0时,电阻也为0
C.导体的电阻跟导体两端的电压成正比,跟通过导体的电流成反比
D.导体的电阻跟导体两端的电压和通过导体的电流无关
易错点 2 忽视欧姆定律应用的“同时性”
8.两只电阻,甲标有“10Ω 1A”,乙标有“15Ω 0.6A”,把它们串联在电路中,允许接的最大电源电压为 ( )
A.15 V B.19 V
C.25 V D.都可以
NO.2 能力提升
9.一段导体两端的电压为8V时,通过导体的电流为0.8A,当通过同一导体的电流增加0.2A时 ( )
A.导体两端的电压增加0.2V
B.导体两端的电压保持不变
C.导体的电阻减小2Ω
D.导体的电阻仍为10Ω
10.如图所示的电路中,电流表 A₁、A₂均为双量程表(0~0.6 A、0~3 A)。闭合开关S后,电压表的示数为6 V,两电流表的指针均指在刻度盘的正中央,则R₁、R₂的阻值分别为 ( )
A.4Ω,4Ω B.20Ω,20Ω
C.5Ω,20Ω D.4Ω,20Ω
11.甲、乙两个电阻的电流与其两端电压的关系分别如图所示,甲电阻的阻值为 Ω,乙电阻的阻值为 Ω。将甲和乙串联后接在电源电压为 V的电路中时,通过甲电阻的电流为0.4A.
12.如图所示的电路中,已知小灯泡L₁的阻值为10Ω,闭合开关后电流表 A₁ 的示数为0.5A,电流表 A₂的示数为0.3A.求:
(1)小灯泡L₁两端的电压;
(2)通过小灯泡L₂的电流;
(3)小灯泡L₂的阻值。
13.如图所示的电路,电源电压为6V且保持不变,滑动变阻器 R₁标有“50Ω 2A”字样。
(1)将滑片 P 移到最右端,闭合 S₁,断开S₂,求电流表的示数I₁;
(2)保持滑片 P 在最右端,闭合 S₁、S₂,电流表的示数为 求R₂的阻值;
(3)将滑片 P 移至某一位置,闭合 S₁、S₂,电流表的示数为 0.68A,求此时滑动变阻器接入电路的阻值。
14.甲、乙两地相距40 km,在甲、乙两地之间沿直线架设了两条输电线,已知每条输电线每千米的电阻为0.2Ω。现输电线在某处发生了短路,为确定短路位置,抢修员进行了如下操作:在甲地利用电源(电压恒为6 V)、定值电阻. (阻值为20Ω)、电压表(量程为0~3V)以及开关等与输电线组成了一个检测电路(如图所示)。闭合开关后,电压表示数为2V。
(1)根据题意判定电压表测 的电压;
(2)请你通过计算得出短路位置离甲地的距离。
NO.3 核心素养
15.小平同学喜欢锻炼身体,在学校科技创新大赛中,他利用所学物理知识设计了一个电子拉力计(通过仪表读数显示拉力的大小),图甲是原理图,弹簧右端和金属滑片P 固定在一起(弹簧的电阻不计,P与 R₁间的摩擦不计)。定值电阻. 为10Ω,R₁是一根长度为10 cm的均匀电阻丝,其阻值为20Ω,电源电压U 为3V,电压表选用的量程为0~3 V。
(1)作用在拉环上的拉力大小可以通过电压表示数的大小来反映,当作用在拉环上的力增大时,电压表的示数将 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)当拉环不受拉力时,滑片P处于a端,闭合开关后电压表的示数为多少?
(3)已知拉环所受的拉力 F 与该弹簧伸长的长度△L 间的关系图像如图乙所示,开关 S闭合后,当电压表指针指在2V处时,作用在拉环上水平向右的拉力为多大?
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